任意MIMO双向中继信道的广义信号对齐

本文考虑任意MIMO双向中继信道，其中有K个源节点，每个配备M_i根天线（i=1,2,…,K），以及一个配备N根天线的中继节点。每个源节点可以在中继辅助下与任意其他源节点交换独立消息。我们将我们新提出的传输方案——广义信号对齐（GSA）[1]——扩展到N>M_i+M_j（∀i≠j）时的任意MIMO双向中继信道。GSA的关键思想是通过两步在特定子空间中消除每个数据对的干扰。这是通过联合设计所有源节点的预编码矩阵和中继节点的处理矩阵来实现的。此外，对齐的子空间彼此正交。通过应用GSA，我们证明达到自由度上界min{∑_{i=1}^K M_i, 2∑_{i=2}^K M_i, 2N}的天线配置的必要条件是N ≥ max{∑_{i=1}^K M_i - M_s - M_t + d_{s,t} | ∀s,t}。这里d_{s,t}表示源节点s和t之间交换消息的自由度。在特殊情况下，当任意MIMO双向中继信道退化为K用户MIMO Y信道时，我们证明我们的自由度上界可达区域大于先前的工作。